復(fù)雜介質(zhì)多場(chǎng)耦合裂縫演化研究：基于擴(kuò)展有限元方法

目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 擴(kuò)展有限元方法簡(jiǎn)介 2
1.3 水力裂縫演化研究現(xiàn)狀 3
1.3.1 位移不連續(xù)方法 4
1.3.2 有限元方法 5
1.3.3 離散元方法 6
1.3.4 擴(kuò)展有限元方法 7
1.4 酸壓裂縫演化研究現(xiàn)狀 8
1.4.1 擬裂縫模型 9
1.4.2 離散裂縫模型 10
參考文獻(xiàn) 10
第2章 擴(kuò)展有限元方法 17
2.1 引言 17
2.2 水平集表征 19
2.2.1 裂紋問(wèn)題 19
2.2.2 孔洞問(wèn)題 20
2.3 加強(qiáng)函數(shù) 22
2.3.1 裂紋加強(qiáng)函數(shù) 24
2.3.2 孔洞加強(qiáng)函數(shù) 27
2.4 裂紋斷裂的擴(kuò)展有限元方法 27
2.4.1 裂尖場(chǎng) 27
2.4.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算 29
2.4.3 擴(kuò)展有限元位移逼近 32
2.4.4 裂紋斷裂準(zhǔn)則 33
2.4.5 控制方程離散 34
2.4.6 數(shù)值算例 37
2.5 摩擦接觸問(wèn)題的擴(kuò)展有限元方法 39
2.5.1 受壓天然裂紋摩擦接觸問(wèn)題 40
2.5.2 摩擦接觸問(wèn)題的擴(kuò)展有限元求解 41
2.5.3 數(shù)值算例 46
2.6 數(shù)值積分方法 48
參考文獻(xiàn) 49
第3章 復(fù)雜介質(zhì)熱流固耦合問(wèn)題的擴(kuò)展有限元方法 52
3.1 引言 52
3.2 熱流固耦合數(shù)學(xué)本構(gòu)模型 53
3.2.1 應(yīng)力平衡方程 54
3.2.2 流體流動(dòng)方程 54
3.2.3 溫度場(chǎng)控制方程 57
3.3 熱流固問(wèn)題的擴(kuò)展有限元方法 58
3.3.1 應(yīng)力-壓力-溫度擴(kuò)展有限元逼近 58
3.3.2 應(yīng)力場(chǎng)擴(kuò)展有限元方法 59
3.3.3 孔壓場(chǎng)擴(kuò)展有限元方法 64
3.3.4 溫度場(chǎng)擴(kuò)展有限元方法 69
3.3.5 時(shí)間域離散 73
3.3.6 熱流固耦合求解算法 74
3.4 天然縫洞相交準(zhǔn)則 75
3.4.1 天然裂縫相交準(zhǔn)則 76
3.4.2 天然溶洞溝通準(zhǔn)則 77
3.5 數(shù)值算例 78
3.5.1 水力裂縫擴(kuò)展計(jì)算 78
3.5.2 裂縫性介質(zhì)流固耦合 79
3.5.3 天然裂縫相交計(jì)算 81
3.5.4 天然溶洞溝通計(jì)算 84
參考文獻(xiàn) 91
第4章 復(fù)雜介質(zhì)熱流化耦合問(wèn)題的擴(kuò)展有限元方法 93
4.1 引言 93
4.2 熱流化耦合數(shù)學(xué)本構(gòu)模型 94
4.2.1 流體流動(dòng)方程 94
4.2.2 酸液濃度運(yùn)移方程 96
4.2.3 溫度場(chǎng)控制方程 97
4.3 碳酸鹽巖酸巖化學(xué)反應(yīng)計(jì)算 97
4.3.1 酸巖反應(yīng)化學(xué)平衡模型 97
4.3.2 孔隙參數(shù)計(jì)算 98
4.3.3 酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 98
4.3.4 酸巖反應(yīng)熱計(jì)算 99
4.4 熱流化問(wèn)題的擴(kuò)展有限元方法 101
4.4.1 溫度-壓力-濃度擴(kuò)展有限元逼近 101
4.4.2 熱流化問(wèn)題的擴(kuò)展有限元方法 102
4.4.3 時(shí)間域離散 105
4.5 數(shù)值算例 106
4.5.1 酸蝕裂縫計(jì)算 106
4.5.2 熱流固耦合分析 110
4.5.3 酸巖反應(yīng)熱計(jì)算 112
4.5.4 工程尺度碳酸鹽巖酸巖反應(yīng)計(jì)算 114
參考文獻(xiàn) 116
第5章 致密儲(chǔ)層壓裂改造的擴(kuò)展有限元方法 118
5.1 引言 118
5.2 致密儲(chǔ)層體積壓裂的擴(kuò)展有限元方法 119
5.2.1 儲(chǔ)層改造體積的擴(kuò)展有限元方法 120
5.2.2 體積壓裂的擴(kuò)展有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 122
5.2.3 實(shí)例分析 125
5.3 水平井分段壓裂的擴(kuò)展有限元方法 138
5.3.1 分段壓裂的擴(kuò)展有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 139
5.3.2 實(shí)例分析 140
參考文獻(xiàn) 146
第6章 縫洞型碳酸鹽巖靶向酸壓的擴(kuò)展有限元方法 147
6.1 引言 147
6.2 THMC多場(chǎng)作用酸壓的擴(kuò)展有限元方法 148
6.2.1 THMC多場(chǎng)耦合擴(kuò)展有限元模型 148
6.2.2 THMC多場(chǎng)作用縫洞型碳酸鹽巖酸壓模擬算法 150
6.3 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造難點(diǎn)分析 152
6.3.1 裂縫擴(kuò)展機(jī)理分析 153
6.3.2 天然溶洞溝通分析 155
6.4 縫洞型碳酸鹽巖靶向酸壓優(yōu)化設(shè)計(jì) 159
6.4.1 縫洞型介質(zhì)靶向溝通策略分析 159
6.4.2 實(shí)例分析 160
參考文獻(xiàn) 171